087-某小车支架注塑模具的设计【模具三维】
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模具三维
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本科毕业设计(论文)题目：某小车支架注塑模具的设计某小车支架注塑模具的设计摘 要 本说明书为塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。关键词：注塑模具；注射机；侧型芯滑块；斜导柱IIA Car Injection Mold Design of The SupportAbstract This manual for plastic injection mould design specifications, is according to the plastic mold manual design process and related process of writing. This specification includes: directory, curriculum design instruction, curriculum design specifications, references, etc. Write this manual, makes every effort to comply with the design steps, a detailed description of plastic injection mould design method, and the various parameters of the specific calculation method, such as plastic parts molding process, plastic demoulding mechanism design. Key Word： Plastic Injection Mould；Plastic Injection Mould Machine；Slide core-Slide；Slanted Guide PillarII目 录1 绪论12选择与分析塑料原料2 2.1选择制件材料2 2.2选择制件材料2 2.3分析制件材料使用性能2 2.4分析塑料工艺性能3 2.5结论33 确定塑料成型方式及工艺过程4 3.1塑件成型方式的选择4 3.2成型工艺规程4 3.3注射过程4 3.4塑件后处理5 3.5.1塑件尺寸精度分析5 3.5.2塑件表面质量分析5 3.5.3塑件的结构工艺性分析5 3.6确定塑件成型工艺参数6 3.6.1温度6 3.6.2压力6 3.6.3时间（成型周期）64 初步选择注射成型设备7 4.1依据最大注射量初选设备7 4.2计算塑件的体积和分型面上的投影面积7 4.3计算塑件的质量7 4.4计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量）7 4.5依据最大锁模力初选设备85 型面的确定与浇注系统的设计10 5.1 确定型腔数目及布置10 5.2选择分型面10 5.3浇注系统的设计10 5.4分流道的设计11 5.5浇口设计12 5.6浇口尺寸的确定12 5.7设计排气系统设计136 注射模成型零部件的设计14 6.1成型零部件结构设计14 6.2凸模的设计15 6.3成型零部件工作尺寸的计算157 注射模具结构类型及模架的选用17 7.1确定模架组合形式17 7.2模具安装尺寸校核17 7.3开模行程的效核178 设计注射模具调温系统18 8.1冷却水体积流量18 8.2温度调节对塑件质量的影响19 8.3冷却系统之设计规则199 设计注射模推出机构20 9.1推杆横截面直径的确定20 9.2推杆的形式2010 设计注塑模具侧向抽芯机构22 10.1侧向抽芯机构类型选择22 10.2斜导柱侧向抽芯机构设计计算22 10.3斜导柱抽芯机构23 10.4斜滑块抽芯机构2411总结2512模具总装图26致谢27参考文献28毕业设计（论文）独创性声明29毕业设计（论文）知识产权声明301 绪论模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占 80%。由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常棵标志一个国家工业化的发展程度。本课题研究的是塑料注射模具的设计。本设计的研究目的是检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。进一步掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。研究意义是对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以及进一步的熟练掌握 AuToCAD、ProE 相关设计软件。锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。塑料件的模具设计结构设计，应充虑实际生产的具体要求。特别是小型塑件的模具设计，受位置限制，抽芯机构的选择十分有限，这就产生了抽芯机构的设计与模具尺寸相互制约的问题，浇口位置的选择也会直接影响塑件的表面质量。在本设计编写的过程中，遇到了很多问题，通过与同学的交流和制导老师的耐心讲解，都已得到解决，在此特别感谢。342选择与分析塑料原料2.1选择制件材料对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选PP。2.2选择制件材料儿童玩具车汽车支架注塑模为儿童玩具零部件，需大批量生产，通过查塑料成型模具与设备表2-3得：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用。2.3分析制件材料使用性能通过相关知识的学习，对塑料的成型工艺性能有一定的了解。查参考资料注塑模具设计使用教程及相关塑料模具设计资料可得：PP属热塑性结晶型塑料，密度为0.91g/cm3，密度小，强度、刚性、耐热性均优于HDPE，硬度比HDPE高，可在100摄氏度左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响等等。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件等。聚丙烯是热塑性塑料，耐腐蚀性和聚乙烯相似，且较优。耐温高性，在低于应力下可长期使用于110120，因此，广用于聚乙烯和聚氟乙烯不适用的较高温度的环境。除浓硝酸、发烟硫酸、氯磺酸等强氧化性酸外，能耐大多数的有机和无机酸、碱、盐，也适于在室外大气中暴露（加入2炭黑的品种）。对应力腐蚀破裂的抗蚀性良好，但能被某些强有机溶剂破坏。它比重小，强度高于聚乙烯，常温下耐冲击性能良好，0以下则变差。耐温高性，在低于应力下可长期使用于110120，因此，广用于聚乙烯和聚氟乙烯不适用的较高温度的环境。无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件加工成型方法和一般热塑性塑料相同，可制成管、槽、排烟道、实验室设备等，也可作这热喷或流化涂层。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件等。2.4分析塑料工艺性能我们将聚炳烯（PP）的性能特点归类可得表2.1内容：表2.1 原材料聚炳烯（PP）分析塑料品种结构特点使用温 度化学稳定性性能特点成型特点聚炳烯（PP）是热塑性塑料线型结构结晶型材料。可在-30140使用 有一定的化学稳定性和良好额介电性能 具有优良得耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化 结晶性料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易发生分解；流动性好溢边值0.03左右；冷却速度快；成型收缩率大；注意控制成型温度，料温低取向性明显；塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防止应力集中结论优点：聚丙烯树脂具有优良的机械性能和耐热性能，使用温度范围-30140。同时具有优良的电绝缘性能和化学稳定性，几乎不吸水，与绝大多数化学品接触不发生作用。本品耐腐蚀，抗张强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。 缺点：是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。与发烟硫酸、发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等接触有腐蚀作用。可用作工程塑料，适用于制电视机、收音机外壳、电器绝缘材料、防腐管道、板材、贮槽等，也用于生产扁丝、纤维、包装薄膜等 2.5结论儿童玩具车汽车支架注塑模制件为日常用品，要求具有一定的强度和耐高温性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。采用PP材料，产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥、采用较高的温度和压力。3 确定塑料成型方式及工艺过程3.1塑件成型方式的选择 塑料成型的种类很多，包括各种模塑成型、层压成型和压延成型等。其中模塑成型种类较多，如注射成型、挤出成型、压缩模塑、传递模塑等，约占全部塑料制品加工量的90%以上。 3.2成型工艺规程 一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件的后处理三个过程。 成型前的准备 （1）对PP原料进行外观检验：对PP原料进行含水量、外观色泽、颗粒情况、有无杂质并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。 （2）PP着色：粉状或粒状热塑料的着色，可以用直接法和间接法两种工艺实现。直接法着色也称为一步法着色或干法着色，其主要特点是将细分状着色剂与本色塑料简单掺混后即可直接用于成型，或经塑炼造粒后再用于成型。间接着色法又称二步着色法或色母料着色法，主要特点是在不直接用着色剂而用称为“母色料”的塑料粒子与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机，经充分搅拌混合后送往成型设备使用。在大批量生产中间接着色比较方便实用。 （3）预热干燥：PP的吸水性比较强，在生产前必须干燥处理。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。使塑件快速达到吸湿平衡状态，使塑件尺寸稳定下来，以免塑件尺寸在使用过程中发生更大的变化。实际生产中使用红外线灯烘箱干燥处理。 3.3注射过程 完整的注射成型过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤。但就塑料在注射成型中的实质变化而言，是塑料的塑化和熔体充满型腔与冷却定型两大过程：(1) 塑料的塑化 (2) 熔体充满型腔与冷却定型 3.4塑件后处理 塑件脱模后常需要进行适当的后处理，以便改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性。塑件的后处理主要指退火或调湿处理。 退火处理是使塑件在定温的加热液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而消除或降低塑件成型后的残余应力。对于结晶型塑件，利用退火能对他们的结晶度大小进行调整，或加速二次结晶和后结晶的过程。此外，退火还可以对塑件进行解取向，并降低塑件硬度和提高韧性。生产中的退火温度一般都在塑件的使用温度以上高于使用温度(1020)至热变形温度以下低于热变形温度(1020之间)的温度区间进行选择和控制。退火时间与塑件品种和塑件厚度有关，如无数据资料，也可按每毫米厚度约需半小时的原则估算。退火后应使塑件缓冷至室温。 有些塑件在高温下雨空气接触会氧化变色或容易吸收水分而膨胀，此时需进行调湿处理，即将刚脱模的塑件放在热水中处理，这样既可隔绝空气，进行无氧化退火，又可使塑件快速达到吸湿平衡状态，使塑件尺寸稳定下来，以免塑件尺寸在使用过程中发生更大的变化。 应当指出，并非所有塑件都有塑件都要进行后处理。通常，只是对于带有金属嵌件、使用温度范围变化较大、尺寸精度要求较高和壁厚大的塑件才有必要。3.5分析塑件结构工艺性3.5.1塑件尺寸精度分析 该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，查参考资料GBT14486-1993-工程塑料模塑塑料件尺寸公差可知聚丙烯(PP)塑料公差等为MT5。3.5.2塑件表面质量分析塑件的表面粗糙度表查书塑料模具设计实用教程中的表3-4 可知，PP 注射成型时，表面粗糙度的范围在Ra 0.0251.6m之间。3.5.3塑件的结构工艺性分析a. 该塑件的外形为儿童玩具车零部件，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。 b. 塑件结构简单，采用左右抽芯机构成型较简单，属于简单零件。 c. 该塑件具有较大的曲面和拔模斜度可以保证正常脱模。d. 该塑件较为简单 ，成型部件采用整体式。3.6确定塑件成型工艺参数注射成型工艺条件的选择可查参考资料实用模具设计与制造手册。采用螺杆式塑料注射机，螺杆转速为240 r/min。材料预干燥6h以上。3.6.1温度料筒前端：1802003.6.2压力注射压力120MPa3.6.3时间（成型周期）注射时间：15s；方法：红外线烘箱温度：100110；时间：812h。4 初步选择注射成型设备初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据(在后续章节中完成)。4.1依据最大注射量初选设备 通常保证制品所需注射量小于或等于注射机允许的最大注射量的80，否则就会造成制品的形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而过小，注射机利用率偏低，浪费电能，而且塑料长时间处于高温状态可导致塑料分解和变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通常应大于额定注射量的20。4.2计算塑件的体积和分型面上的投影面积单侧投影面积为：A=950.5mm2 体积 ：V=3.61 cm3 4.3计算塑件的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。查参考塑料成型模具与设备附录得塑料密度0.9g/cm3，所以，塑件的质量为： （4.1）一次需要注射量(含凝料的质量，初步估算为6g)，产品为一出四，所以注塑量为24g。4.4计算每次注射进入模具塑料总体积（总质量）由此考虑塑件大批量生产，要求具有一定的强度和耐高温性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥、采用较高的温度和压力。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。以及以上的从温度、压力、时间、模具高度等方面考虑，查表附录D（塑料成型工艺与模具设计）；初步选用注射机XS-ZY-125。注射机XS-ZY-125参数：额定注射量：125mm3最大成型面积：320cm柱塞直径：42mm注射压力：120Mpa模板尺寸：428450（mmmm）柱杆空间：260290(mmmm)锁模力：900KN喷嘴圆弧半径：12mm喷嘴孔径：4mm最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最少厚度：200mm4.5依据最大锁模力初选设备当熔体充满模腔时，注射压力在模腔内所产生的作用力会使模具沿分型面张开，为此，注射机的锁模力必须要大于模腔内熔体对动模的作用力，以免产生溢模和涨模现象。 高压塑料熔体充满型腔时，会产生使模具沿分形面分开的胀模力，此力的大小等于塑件和流道系统在分形面上的投影等于型腔压力的成积长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。胀模力必须小于注塑机额定锁模力。型腔压力Pc可按下式粗略计算： Pc=kP（MPa） （4.2） 式中： Pc为型腔压力，MPa；P为注射压力，120MPa；K为压力损耗系数，通常在0.250.5范围内选取。所以 ， Pc=KP=0.37120=45MPa，型腔压力决定后，可按下式校核注塑机的额定锁模力： TKPcA (4.3) 式中： T为注塑机的额定锁模力，kN；A为塑件和流道系统在分形面上的投影面积，950.5mm2；K为安全系数，通常取1.11.2；KpcA=1.245950.5=48.90KN 所以T=48.90KN KPcA成立，即该注塑机的锁模力符合要求。5 型面的确定与浇注系统的设计5.1 确定型腔数目及布置 以机床的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%计算： （5.1） =26.03式中： N-型腔数 S-注射机的注射量（g） W浇-浇注系统的重量（g） W件-塑件重量（g）因为，N=26.034所以，此模具型腔为一模四腔结构合理。5.2选择分型面该塑料外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，选择分型面的最合适方案：即选塑件正中间平面作为分型面，采用这种方案，合模导向机构设在定模部分，塑料件的左边和右边分别做抽芯机构，模具结构也较为简单。所以，选塑件塑件截面尺寸最大的部位作为分型面较为合适。5.3浇注系统的设计主流道形状和尺寸直接影响熔体的流动速度和冲模时间。由于主流道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以，一般不将主流道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主流道衬套中。在主流道设计时，应使主流道轴线位于模具中心线上，应考虑尽量减少塑料熔体在流道中的热量和压力损失，同时事流道中的塑料量最小；塑料熔体能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口尽可能同时的进入并充满型腔；从流动性、传热性等因素考虑，主流道的表面积应尽可能小。这样，既可以使易损坏的主流道部分单独选用优质钢材并且易于修补替换，延长模具正常使用的寿命和以及损坏后便于材料更换或修模，也可以避免在模板上直接开主流道且需穿过多个模板，并接缝处产生钻料，主流道凝料无法拔出。 设计主流道时，应使主流道轴线位于模具中心线上，于注射机喷嘴轴线重合， 型腔也以此轴线为中心对称布置。 为了便于凝料从主流道中拔出，主流道设计成圆锥形。其锥角a=24， 对于流动性差的塑料a取36，内壁表面粗糙度值Ra小于0.631.25微米。由于产品和模具的结构决定了主流道形式，本设计采用的是大水口模架，所以应采用侧口进胶。本设计中，采用标准浇口套，所以浇口套的详细的形式和尺寸如下图。图5.1 浇口套5.4分流道的设计 分流道是主流道末端于浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。对于小型塑件单型腔的注射模，通常不设分流道，而大型塑件采用多点进料或进料或多型腔的注射模，分流道必不可少。 在分流道设计时，应考虑尽量减少塑料熔体在流道中的热量和压力损失，同时事流道中的塑料量最小；塑料熔体能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口尽可能同时的进入并充满型腔；从流动性、传热性等因素考虑，分流道的表面积应尽可能小。 由于分流道中圆形和正方形流道的效率最高。考虑到加工故选用圆形分流道。 此设计中，由于采用了包夹式对称双抽芯机构，所以分流道开设在两个抽芯机构的正中间，即每个抽芯机构上的流道为一个半圆。 查参考资料塑料成型模具与设备表4-2 各种塑料的分流道直径，PP分流道直径5mm。5.5浇口设计 浇口位置对塑件质量有直接影响，主要按塑件形状和要求来确定。在确定浇口的具体位置时，通常应考虑以下几方面原则： (1) 应避免料流产生喷射和蠕动等熔体破裂现象。 (2) 使塑料流动能量损失最小，那么应使填充型腔各部分的流程最短料流变向最少。 (3) 浇口位置应开设在塑件断面最后处。 (4) 有利于型腔排气。 (5) 有利于减少避免成型塑件熔接痕。 (6) 考虑塑件的受力情况。 (7) 有利于减少塑件翘曲变形、 (8) 考虑塑件的外观质量。 (9) 浇口的位置及大小要考虑对型芯或镶件的影响。 (10) 流动比校核。 5.6浇口尺寸的确定查参考资料塑料成型模具与设备表4-4 各类浇口的特征。(1) 浇口形式的选择由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构更简单。根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置。综合对塑料成型性能、浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用侧浇口形式。(2) 进料位置的确定根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。(3) 浇口尺寸的确定查表参考资料实用模具设计与制造手册表6-158可知侧浇口尺寸要求。依次设计浇口如图所示。图5.2 侧浇口注射时，先进入注射模的塑料，因接触冷模而事料温下降，若让这部分温度已经下降的塑料流入型腔，则会影响塑件质量，所以需要要设置冷料穴。 冷料穴分两种，一种专门用于收集、储存熔体前锋的冷料，另一种除储存冷料外还兼有开模时拉出流道凝料，便于脱模的功能。 冷料穴的长度不能过短，否则部分冷料将流入型腔，其长度通常取分流道直径的1.52倍。对于直浇口，可在主流道的延长线设置冷料穴，这种浇口还具有使成形件可靠地粘附在动模部分的功能。 并非所有的注射模都要开设冷料穴，有时由于塑料的性能和注射工艺的控制，很少有冷料产生或是塑件要求不高时可以不开设冷料穴。 （1）用于储存冷料的冷料穴 1）当分流道较长时，可在塑料前进方向的延长线处设置冷料穴，如果冷料穴方向相反的话，则起不到存留冷料的作用。 2）在型腔的末端开设冷料穴。从浇口注入的熔融塑料，由于型腔的表面散热，使流动性变差，因此流到末端时熔接强度下降。在型腔的末端开设冷料穴，时变冷的塑料流到设置的溢流槽内，可提高高温塑料的同届强度。5.7设计排气系统设计 大多数情况下，可利用模具的分型面之间的间隙自然排气，模具成型零件都是以镶块形式进行加工，装配过程中自然产生间隙进行排气。不需要刻意开设排气槽排气。6 注射模成型零部件的设计模具闭合时用来填充塑料成型制品的空间称为型腔。构成模具型腔的零部件称成型零部件。一般包括凹模、凸模、型环和镶块等。成型零部件直接与塑料接触，成型塑件的某些部分，承受着塑料熔体压力，决定着塑件形状与精度，因此成型零部件的设计是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型过程中需要经常承受温度压力及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，长期工作后晚发生磨损、变形和破裂，因此必须合理设计其结构形式，准确计算其尺寸和公差并保证它们具有足够的强度、刚度和良好的表面质量。6.1成型零部件结构设计成型零部件结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。凹模的设计凹模也称为型腔，是用来成型制品外形轮廓的模具零件，其结构与制品的形状、尺寸、使用要求、生产批量及模具的加工方法等有关，常用的结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式和瓣合式四种类型。本设计中采用整体式凹模，其特点是结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品表面不会有镶拼接缝的溢料痕迹，还有助于减少注射模中成型零部件的数量，要求具有一定的强度和耐高温性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥、采用较高的温度和压力。并缩小整个模具的外形结构尺寸。图6.1 型腔3D图6.2凸模的设计本设计中零件结构较为简单，深度不大，但经过对塑件实体的仔细观察研究发现，塑件采用的是整体式型芯。这样的型芯加工方便，便于模具的维护。图6.2 型芯3D图6.3成型零部件工作尺寸的计算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定塑件形状的有关尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具设计时要根据塑件的尺寸及精度等级确定成型零部件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收缩率，模具成型零部件的制造误差，模具成型零部件的磨损及模具安装配合方面的误差。这些影响因素也是作为确定成型零部件工作尺寸的依据。由于按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量计算型芯型腔的尺寸有一定的误差（因为模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨损量大多凭经验决定），这里就只考虑塑料的收缩率计算模具盛开零部件的工作尺寸。塑件经成型后所获得的制品从热模具中取出后，因冷却及其它原因会引起尺寸减小或体积缩小，收缩性是每种塑料都具有的固有特性之一，选定PP材料的平均收缩率为0.3%，刚计算模具成型零部件工作尺寸的公式为： （6.1）式中 A 模具成型零部件在常温下的尺寸 B 塑件在常温下实际尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4。在此取IT5级，型芯工作尺寸公差取IT5级。模具型腔的小尺寸为基本尺寸，偏差为正值；模具型芯的最大尺寸为基本尺寸，偏差为负值，中心距偏差为双向对称分布。各成型零部件工作尺寸的具体数值见图纸。7 注射模具结构类型及模架的选用7.1确定模架组合形式根据塑件大小及型腔排列的方式选定模架，这里我们的是龙记的标准模架CI-2323-A50-B70-C80。7.2模具安装尺寸校核模具安装固定有两种：螺钉固定、压板固定。采用螺钉直接固定时（大型模具多采用此法），模具动定模板上的螺孔及其间距，必须和注塑机模板台面上对应的螺孔一致；采用压板固定时（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有较大的灵活性；该模具采用压板固定。7.3开模行程的效核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核：SH1+H2+（510）(mm) （7.1）式中： S为注塑机的最大行程（此模具中为300）mm；H1为塑件的脱模距离（此模具中为15），mm；H2为包括流道在内的塑件高度（此模具中为68），mm；所以上式成立（30083），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该注塑机符合要求。8 设计注射模具调温系统8.1冷却水体积流量查表9模具平均工作温度为60，用常温20的水作为模具冷却介质，其出口温度为30，每次注射质量m=0.36 kg，注射周期25s。查表9.2，取PP注射成型固化时单位质量放出热量 = 3.5105J / kg。冷却水的体积流量计算如下： （8.1） 式中V所需冷却水的体积，； m包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量，m=0.39kg； n每小时注射的次数，n=60； 冷却水在使用状态下的密度，1000kg/m3； 冷却水的比热容，4187J/(kg)； 冷却水出口温度，30； 冷却水入口温度，20； 从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止，塑料所放出的热焓量， = 3.5105J / kg。代入上式得： (8.2) 因此，该产品注射成型模具冷却系统的冷却水道直径取6mm。在注射模中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右，熔体固化成为塑件后，从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。对于要求较低模温（一般小于）的塑料，要求具有一定的强度和耐高温性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能可靠。产品的使用性能基本能满足要求，但在成型时，要注意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥、采用较高的温度和压力。使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。如本设计中的材料PP，仅需要设置冷系统即可，因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热有通入热水、蒸汽，热油和电阻丝加热等。8.2温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响，对于任一个塑料制品，模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形，若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性，使其难于充模，增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。图8.1 模具冷却水路图8.3冷却系统之设计规则设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸，以方便加工与组装。设计冷却系统时，模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数： 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内，设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常，钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍，冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm（7/169/16英吋），在此取6mm。 9 设计注射模推出机构本模具采用的为一次顶出脱模机构，它包括常见的推杆、推管、推板、推块或活动镶块等脱模机构。该机构是最常用的顶出方式。即塑件在顶出机构的作用下，通过一次动作即可顶出。基于以上原则，该模具的脱模零部件设在动模上，选择推杆顶出形式。 9.1推杆横截面直径的确定根据该塑件和模具的结构特点，在开模后塑件的收缩不仅不对侧凹成型零件产生包紧，反而会松开，故脱模力较小，可忽略不计，所以只能凭经验初选推杆的直径为 d=3mm。图9.1 推杆9.2推杆的形式 顶杆可以分为普通顶杆、成形顶杆、锥面顶杆，该模具的顶杆形式选择普通顶杆。 推杆长度的计算 ，顶杆总长度为： H（杆）=h凸+1+h（动垫）+S顶+2+h（顶固） （9.1） 式中： h杆 为推杆的总长度； h凸 为凸模的总高度； h动垫 为动模垫板的厚度； S顶 为顶出行程； h顶固 为顶杆固定板的厚度；1为富裕量，一般为（0.050.1）mm，表示顶杆端面应比腔型的平面高。2为顶出行程富裕量，一般为36mm。根据以上公式计可得，推杆的总长度为143mm。10 设计注塑模具侧向抽芯机构10.1侧向抽芯机构类型选择一般指的模具的行位机构，即凡是能够获得侧向抽芯或侧向分型以及复位动作来拖出产品倒扣，低陷等位置的机构。下图列出模具的常用行位结构。图10.1 模具常用行为结构1) 从作用位置分为下模行位、上模行位、斜行位（斜顶） 2) 从动力来分，为机动侧向行位机构和液压（气压）侧向行位机构10.2斜导柱侧向抽芯机构设计计算 斜导柱侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。是利用成型的开模动作用，使斜撑梢与滑块产生相对运动趋势，斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。设置销钉锁紧或压紧的止动装置。使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使之脱离倒勾。 a. 侧向分型与抽芯机构的类型（1）手动抽芯（2）液压或气动抽芯（3）机动抽芯b. 抽心距：S=H+(3-5) （10.1）其中,S为抽芯机构需要行走的总距离， H为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过3D或2D进行实际测量） 3-5MM为产品抽芯后的安全距离3、抽芯力：将塑料制品从包紧的侧型芯上脱出时所需克服的阻力称为抽芯力。抽芯力F=PA(f *cos+sin) （10.2） p-塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力，通常取812Mpa; A-塑料制品包紧型芯的侧面积， f-磨擦系数，取0.10.2 -脱模斜度，一般就是几度而已。 F-单位为N在此产品中，产品需要的抽芯区域为圆弧光滑曲面，容易脱模，不需要太大的脱模力，也不会存在粘模的情况存在，所以不予考虑抽芯力的计算。10.3斜导柱抽芯机构（1）斜导柱抽芯机构的结构及其设计1）斜导柱的设计 斜导柱的结构设计a. 斜导柱的形状，在此套模具中，我们采用标准的斜导柱形式，含有胚头示。可以直接购买标准件。b. 斜导柱的材料：45钢、T8、T10或者20钢经渗碳处理，淬火硬度在55HRC以 上，表面粗糙度为Ra0.8mRa1.6m。 c. 斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。 d. 斜导柱倾斜角的确定：通常取1520，一般不大于25 e. 斜导柱的长度计算：查表 f. 斜导柱直径的计算：查表 （2）滑块的设计滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。滑块材料常用45钢或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 （3）导滑槽设计 1）导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用H8/f8。 2）滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的2/3， 3）导滑槽材料通常用45钢制造，调质至HRC 28HRC32， （4）滑块定位装置设计，由于我们采用的是前模斜弹的形式，根据生产的实际情况，需要做模师傅加装限位介子，有两个作用，起限位和定向的作用 （5）楔紧块设计楔紧角应比斜导柱的倾斜角大23。（6）斜导柱抽芯机构的结构形式斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。1）斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构a. 设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或推杆损坏。b. 如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复位等多种形式。2）斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构3）斜导柱和滑块同在定模上4）斜导柱和滑块同在动模上10.4斜滑块抽芯机构斜滑块侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。 1) 斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。 2) 特点：在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。 3) 斜滑块的导滑形式。 4) 倾斜角通常不超过30。 5) 进行斜滑块抽芯机构设计时，若定模一侧有成型型芯，则需设置销钉锁紧或压紧的止动装置，保证制品与定模型芯分离而留在动模一侧。本模具中 = +2 3 ( 防止合模产生干涉以及开模减少磨擦 ) 25 ( 为斜撑销倾斜角度，本设计中采用18)L=1.5D (L 为配合长度 ) S=T+2 3mm(S 为滑块需要水平运动距离;T 为成品倒勾 ) （10.3） =14+3=17MM产品的底部跟随后模一起运动，所以不计算在倒扣距离之内S=(L1xsina- )/cos ( 为斜撑梢与滑块间的间隙, 一般为 0.5MM ； L1 为斜
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